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红外成像及应用.ppt

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文档列表 文档介绍

红外成像及应用
第一页，共57页
一、前言
自然界中一切物体，只要温度高于绝对零度(-273℃)，就总是在不断地发射辐射能（红外线）。
因此，从原理上讲，只要能收集并探测出这些辐射能，就可以通过重新排列来自探测器的、与景物辐射分布相对应的信号，形成热图像。
这种热图像再现了景物各部分的辐射起伏，因而能显示出景物的各部分的特征。
利用这种原理制成的成像器件就是红外热像仪。
第二页，共57页
一、前言
红外成像的由来
1800年，英国天文学家W. Herschel发现红外射线；
十九世纪，认识红外辐射的本质，建立基本的辐射定理；
二十世纪七十年代，红外电荷耦合器件(IR CCD)、阵列探测器(Array Detectors)和扫积型器件(SPRITE)等先进探测器研制成功，红外技术和红外成像进入并发展到了一个新的发展阶段。
第三页，共57页
一、前言
红外射线及大气窗口
红外焦平面阵列探测器(IRFPA，infrared focal plane array)
表征辐射性质的基本物理量
几个基本的辐射定理
要了解的几个概念
第四页，共57页
一、前言
红外射线
红外射线是一种与物体的表面温度密切相关的一种辐射，它是一种看不见、摸不着的一种电磁波。
红外射线及窗口
红外窗口
红外辐射：m~1000m的光辐射范围。根据红外波在大气中的传输特性，又分为三个窗口。
四个区域
15~103m
极远红外区
6~15m
远红外区
~6m
中红外区
~m
近红外区
三个窗口
8~12m
长波红外窗口
3~5m
中波红外窗口
~2m
短波红外窗口
红外成像
第五页，共57页
一、前言
IRFPA：
把大量探测器单元，按照一定规则，用先进的微电子工艺，高密度地集成到一块对红外透明的材料芯片上，同时将其它必要的信号读出及处理电路，如：前放，集成到同一芯片或另一其他材料的芯片上，构成一个既能接收光辐射，又能将光电信号转变为可用数据输出的整体。
红外焦平面阵列探测器
(IRFPA，infrared focal plane array)
第六页，共57页
一、前言
辐射通量
辐射通量的空间密度F
辐射出射度M
辐射照度E
辐射通量的谱密度M
黑体和灰体
表征辐射性质的基本物理量
第七页，共57页
辐射通量(Radiation Flux，单位：W)
单位时间内通过某一表面的辐射能量Q(单位：J)。
辐射通量的空间密度F(单位：W•m-2)
单位时间内，通过单位面积的辐射能量。
当只考虑辐射的发射和入照时，可分别使用辐射出射度M和辐射照度E。
辐射出射度M(单位：W•m-2)
单位时间内，从单位面积上辐射出的辐射能量。
物理意义：单位波长间隔(m)内在单位面积(m2)上的辐射功率。
辐射照度E(单位：W•m-2)
单位时间内，单位面积上接收的辐射能量。
第八页，共57页
辐射通量谱密度M
设一个物体的辐射出射度为M，则：
M=dM／d
M是单位波长间隔中的辐射出射度，是波长的函数，称为分光辐射出射度，或辐射通量谱密度。
黑体和灰体
绝对黑体：对任何波长的辐射，都能全部吸收的物体。
黑体：只能吸收某一波长辐射的物体。
灰体：物体的吸收率不随波长而变，且小于1。
第九页，共57页
一、前言
红外成像原理中要涉及到的几个辐射定理：
普朗克定律
斯蒂芬—玻尔兹曼定律
维恩位移定律
基尔霍夫定律
基本的辐射定理
第十页，共57页

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